用STX-202A切割高分子復(fù)合材料
實(shí)驗(yàn)材料:
? ? ? 尺寸為13×24×46㎜的高分子復(fù)合材料,材料的形貌如圖1所示;該高分子復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕緣等性質(zhì)。高分子復(fù)合材料一般是根據(jù)應(yīng)用目的,選取高分子材料和其他具有特殊性質(zhì)的材料復(fù)合而成的新材料,制成滿足需要的復(fù)合材料。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
? ? ? 從長條狀高分子復(fù)合材料上切取3塊10×10×10㎜的正方體小方塊,切割過程中用水對(duì)材料進(jìn)行冷卻。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備:
? ? ? 由沈陽科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司制造的STX-202A小型精密金剛石線切割機(jī)(本實(shí)驗(yàn)金剛石線徑選用0.42㎜)、MTI-3040加熱平臺(tái),實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備圖如圖2所示;

實(shí)驗(yàn)設(shè)備選用原因:
? ? ? STX-202A小型金剛石線切割機(jī)是專為材料研究人員而設(shè)計(jì),用于脆性材料樣品的精密切割。例如晶體、陶瓷、玻璃、蜂窩陶瓷(汽車尾氣處理載體,薄壁,易碎)、金屬、塑料、PCB、巖樣、礦樣、耐火材料、建筑材料、牙科材料、生物及仿生復(fù)合材料等。用其進(jìn)行超薄精密切割時(shí),切得的最薄片厚可以達(dá)到0.08mm。
? ? ? MTI-3040加熱平臺(tái)是采用整體鑄造,單片機(jī)作為核心控制部件,適用于對(duì)熔化溫度低于200℃的各種材料(如晶體、半導(dǎo)體、陶瓷等)的加熱。
實(shí)驗(yàn)耗材:
? ? ? 樹脂陶瓷墊塊、石蠟,實(shí)驗(yàn)所用耗材如圖3所示;

實(shí)驗(yàn)過程:
? ? ? 將高分子復(fù)合材料樣品、STX-202A專用載樣塊、樹脂陶瓷墊塊放到MTI-3040加熱平臺(tái)上進(jìn)行預(yù)熱,當(dāng)載樣塊、樹脂陶瓷墊塊與試樣溫度達(dá)到石蠟融化溫度后,將石蠟涂抹到三者將要進(jìn)行連接的位置,然后將三個(gè)物體按載樣塊、樹脂陶瓷墊塊、樣品的順序疊放起來,再移到加熱平臺(tái)下面進(jìn)行空冷,直到溫度降低到室溫為止,在加熱平臺(tái)上進(jìn)行預(yù)熱的樣品如圖4所示。當(dāng)載樣塊溫度降低到室溫后將裝載有試樣的載樣塊安裝到STX-202A的樣品臺(tái)上進(jìn)行切割。切割過程中用水對(duì)樣品進(jìn)行冷卻而不用油冷,因?yàn)樵摲N高分子復(fù)合材料具有木紋狀紋理,切割過程中若用切割油進(jìn)行冷卻切割油易滲進(jìn)樣品里面而不易流出,給樣品造成污染,因此,選用水對(duì)樣品進(jìn)行冷卻。有機(jī)材料一般都具有一定的彈性,切割速度過快金剛石線所受的向上的力越大,不利于切割過程的進(jìn)行。所以合適的切割速度是獲得良好切割面的前提條件,在這里切割速度選用0.5㎜/min,切割行程設(shè)置為15㎜,切割寬度設(shè)為10.42㎜。在沒有切割經(jīng)驗(yàn)做參考時(shí)切割速度盡量選擇小的切割速度,保證切割過程中金剛石線不會(huì)因?yàn)樗俣冗^快而斷裂。切割行程的設(shè)置一般比樣品切割方向的厚度略大一些,以此來保證樣品會(huì)被完全切割開。切割寬度設(shè)置應(yīng)注意,實(shí)際切割寬度=樣品要求寬度+金剛石線徑。若顯示器顯示快到達(dá)切割行程而樣品還未被完全切割開,這時(shí)可以停止切割方向的進(jìn)給讓金剛石線原地繼續(xù)切割,直到樣品被完全切割開為止。

? ? ? 圖5所示為樣品切割過程示意圖,由于樣品尺寸為13×24×46㎜,所以先將樣品切割成13×10×24㎜的長條,然后再將長條切割成10×10×10㎜的正方體小方塊。為保證切割后的樣品尺寸精確且每個(gè)角保持90°垂直,當(dāng)樣品臺(tái)角度調(diào)整好之后就不再進(jìn)行角度調(diào)整,而是利用十字夾具來調(diào)整樣品的90°方向。這樣能最大程度保證最終樣品尺寸的精確性。切割過程中要保證冷卻水澆到金剛石切割線上從而保證在切割過程中水對(duì)金剛石線和所切割樣品能進(jìn)行冷卻。

? ? ? 切割后的長條樣品將其一個(gè)切割面貼在載樣塊上固定,再沿垂直切割面的方向?qū)悠非懈畛?0×10×24㎜的長條,切割后的長條狀樣品如圖6(a)所示。然后將載樣塊在十字夾具上安裝到90°的方向再切割10×10×10㎜的正方體小方塊,切割后的正方體小方塊如圖6(b)所示??梢姡瑯悠繁砻鏌o明顯切割線痕,切割面平整,樣品紋理清晰,方塊形狀方正。

? ? ? 用游標(biāo)卡尺測(cè)量切割后的正方體小方塊的尺寸,可見正方體方塊的尺寸大都在10.01㎜左右,可見切割后的樣品尺寸精確性高。樣品存在公差的原因有兩種可能:一種是設(shè)備存在一定的公差,另一個(gè)原因是該種高分子復(fù)合材料經(jīng)水泡會(huì)發(fā)生一定的尺寸改變,等水干后尺寸變化不會(huì)完全恢復(fù)。綜合這兩種原因,試樣會(huì)存在一定的尺寸偏差,但都在正常尺寸偏差范圍之內(nèi)。由此可見用STX-202A切割的高分子復(fù)合材料樣品尺寸偏差小,尺寸精確,均勻性好。

? ? ? 綜合以上可知,STX-202A切割后的高分子復(fù)合材料切割面平整度好,切割線痕不明顯,尺寸精度高。
